Análise de Sistemas Contínuos por Série de...
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Sinais e SistemasEng. da Computação
Análise de Sistemas Contínuos por Série de Fourier
Prof. Aluizio Fausto Ribeiro AraújoDepto. of Sistemas de Computação
Centro de Informática - UFPE
ES 413 Sinais e Sistemas
Capítulo 6
1-2Sinais e SistemasEng. da Computação
Conteúdo• Introdução
• Representação de Sinal Periódico por Série de Fourier Trigonométrica
• Existência e Convergência de Série de Fourier
• Série de Fourier Exponencial
• Resposta de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas
1-3Sinais e SistemasEng. da Computação
Introdução (i)– Nas engenharias elétrica e de computação, os sinais costumam ser
tratados em termos de seus espectros de freqüência e os sistemas em termos de suas respostas de freqüência.
– Este capítulo, como os próximos, discutem a representação espectral de sinais que, por sua vez, são expressos como somatórios de funções senoidais ou exponenciais.
• Mostra-se que um sinal periódico pode ser representado por somatório de funções senoidais ou exponenciais de várias freqüências.
• Estes resultados são extensíveis a sinais aperiódicos (Cap. 7) e sinais discretos no tempo (Cap. 9) que podem ser gerados a partir de amostragem de sinais contínuos (Cap. 8).
1-4Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (i)• Preliminares
[ ]
. freq. de senoidal da harmônico o é freq. de Senoidal (iv)
;2 radianos em freqüência ,1 período
, freqüência :)2senou 2cos ( senoidal uma para Possuir, (iii)
reais; números e para ,)()()(
: período pelo sinal o sob área mesmaTer (ii);, intervalo noExistir (i)
:por se-acaracteriz sinal Este .)( de lfundamenta período de chamado é adeperiodicid de condição a satisfaz que der menor valo O
)()( : período com )( periódico sinal um Seja
00
000
0
000
0
0
00
0
0
0
fésimonnf
ff
T
ftftf
badttxdttxdttx
T
txT
tTtxtxTtx
Tb
bT
Ta
a
−
==
==
∞∞−
∀+=
∫ ∫∫++
πω
ππ
1-5Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (ii)• Definição
– Representação de um sinal periódico por uma série trigonométrica de Fourier:
que se- tem,2 que lembrando
)sen()cos()(
)(sen)(cos)(
))/2()/1(( lfundamenta da período mesmo o com periódico sinal um é )( :Importante ePropriedad
sencos)( :como definida
é ) lfundamenta freqüência (paraFourier de trica trigonomésérieA
00
100000000
1000000
000
1000
0
πω
ωωωω
ωω
ωπ
ωω
ω
=
++++=+
∴++++=+
==
++=
∑
∑
∑
∞
=
∞
=
∞
=
T
TntnbTntnaaTtx
TtnbTtnaaTtx
fTtx
tnbtnaatx
nnn
nnn
nnn
1-6Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (iii)• Definição
– Representação de um sinal periódico por uma série trigonométrica de Fourier:
– Em conclusão, um sinal periódico x(t) com período T0 pode ser expresso como um somatório de uma senóide de freqüência f0 e suas harmônicas. Esta séria infinita é conhecida como série de Fourier trigonométrica.
)(sencos)(
)2sen()2cos()(
10000
10000
txtnbtnaaTtx
ntnbntnaaTtx
nnn
nnn
=++=+
∴++++=+
∑
∑∞
=
∞
=
ωω
πωπω
1-7Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (iv)• Cálculo dos Coeficientes da série de Fourier
– Para determinar os coeficientes, necessita-se do cálculo de I:
:Fourier de série da equação da lados dois os se-integrando , se-Calcula
,0cossen
2
0sensen
se- temteanologamen ,
2
0coscos
)cos()cos(21
coscos
0
00
000
000
0000
0
0
0
000
a
mntdtmtn
mnT
mntdtmtn
mnTmn
tdtmtnI
tdtmntdtmntdtmtnI
T
T
T
TTT
∀=
=
≠=
=
≠==
∴
−++==
∫
∫
∫
∫∫∫
ωω
ωω
ωω
ωωωω
1-8Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (v)• Cálculo dos Coeficientes da série de Fourier (continuação)
[ ]
[ ] ?coscos e 0cossen,0cos
cossen
coscoscoscos)(
:expressão a se-integrando e cospor Fourier de série da equação da lados dois ospor se-ndomultiplica , se-Calcula
. e 0sencos periódicas fun. para pois
,)(1
sencos)(
000
0
000
000
00000
00000
100
100000
0
00000
00
1000
===
+
+=
===
=∴
++=
∫∫∫
∑ ∫
∑ ∫∫∫
∫∫∫
∫∑ ∫∫∫∫
∞
=
∞
=
∞
=
TTT
n Tn
n Tn
TT
n
TTT
Tn Tn
Tn
TT
tdtmtntdtmtntdtn
tdtmtnb
tdtmtnatdtmatdtmtx
tma
Tadtatdtntdtn
dttxT
atdtnbtdtnadtadttx
ωωωωω
ωω
ωωωω
ω
ωω
ωω
1-9Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (vi)• Cálculo dos Coeficientes da série de Fourier (continuação)
∫∫
∫∫
∫
=∴=
=∴=
==
≠
00
00
0
00
00
0
00
00
000
sen)(2
2sen)(
:se- tem)sendor multiplica o se-o(utilizand análogo modo e
cos)(2
2cos)( Logo,
2coscos :
que em aquele exceto zero, a iguais são ) para integrais várias(as somatório do scomponente todos termoúltimo Neste
Tn
n
T
Tn
n
T
T
tdtmtxT
bTb
tdtmtx
tm
tdtmtxT
aTa
tdtmtx
Ttdtmtnmn
mn
ωω
ω
ωω
ωω
1-10Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (vii)• Cálculo dos Coeficientes da série de Fourier
– Em resumo, seja uma série de Fourier (para um sinal real ou complexo – x(t)):
∫
∫
∫
∑
=
=
=
==
++=∞
=
0
0
0
00
00
00
000
1000
sen)(2
cos)(2
)(1
)/2(2 :por dados são escoeficient Cujos
sencos)(
Tn
Tn
T
nnn
tdtntxT
b
tdtntxT
a
dttxT
a
Tf
tnbtnaatx
ω
ω
ππω
ωω
1-11Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (viii)• Forma Compacta da Série de Fourier
– Para um sinal real, os coeficientes an e bn são reais para todo n. Assim a série de Fourier pode ser expressa na sua forma compacta:
– Observação: Como os coeficientes e o ângulo são reais então nas próximas discussões x(t) é assumida como real, a não ser quando for dito o contrário.
( ) ( )
−=
+=
=
++=
−
∞
=∑
n
nn
nnn
nnn
ab
baC
aC
tnCCtx
1
22
00
100
tan
:por dados são escoeficient ujosc ,)cos()(
θ
θω
1-12Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (ix)• O Espectro de Fourier
– Para uma série de Fourier trigonométrica e compacta, pode-se traçar o gráfico da amplitude Cn por n (espectro de amplitude) e o gráfico da fase por n (espectro de fase):
– O espectro de freqüência de um sinal x(t) constitui sua descrição no domínio da freqüência, enquanto que na descrição no domínio do tempo, o sinal é especificado como função do do tempo.
síntese.ou ãoreconstruç sua permitem e )( sinal do freqüência de conteúdos os mostram espectros Estes
.)( de freqüência de espectros os compõem acima gráficos Os . e de sescalonada versõessão acima
gráficos os então , freqüência à alproporcion é Como 0
tx
txC
nn
nn
==
××=
ωθωω
1-13Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (x)• Série de Fourier compacta
– Exemplo:Encontre a série de Fourier trigonométrica para o sinal periódico x(t), mostrado na figura abaixo.
:por dados são escoeficient cujos sencos)(
rad/seg 22211 figura, Pela
1000
000
000
∑∞
=
++=
===⇒==⇒=
nnn tnbtnaatx
Tf
TfT
ωω
ππωπ
π
1-14Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (xi)• Série de Fourier compacta
– Exemplo (continuação):
( )
+
++=
+===
+=
+−
+−=
∴==
=−===
∑
∫∫
∫∫
∫ ∫
∞
=
−
−
−
−−
12
20
2/0
0
2
0
22
2/
0
2/0
0
0
2/
0
2/
00
2sen42cos1612
1504.0)( Portanto,
1618
504.02sen2
sen)(2
1612
504.0)2()
21
(2sen22cos
21
2cos2
cos)(2
504.0211
)(1
0
0
0
n
t
Tn
t
n
t
Tn
T
tt
ntnntn
tx
nn
ntdtetdtntxT
b
nn
entnnta
ntdtetdtntxT
a
edtedttxT
a
π
π
π
ππ
πω
πω
ππ
1-15Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (xii)• Série de Fourier compacta
– Exemplo (continuação):
( )
( ) ( )
( ) ( )
∑
∑
∑
∞
=
−
−−−−
∞
=
∞
=
−+
+=
−=−=
++−=
−=
+=
++
+=+=
==
++=
+
++=
1
12
112
211
2
2
2
2
222
00
100
12
)4tan2cos(1612504.0504.0)( ,Finalmente
4tan4tan2161
1618tantan
1612504.0
1618
1612504.0
504.0
:))cos()(( compacta série de termosEm
2sen42cos)161(
21504.0)( Para
n
n
nn
nnn
nnn
n
nntn
tx
nnnnn
ab
nnn
nbaC
aC
tnCCtx
ntnntn
tx
θ
θω
1-16Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (xiii)• Série de Fourier compacta
– Exemplo (continuação): Espectros da série de Fourier compacta.
– Um sinal tem identidade dual: no domínio do tempo (x(t)) e no domínio da freqüência (espectros de Fourier). Uma identidade complementa a outra e juntas melhoram entendimento do sinal.
1-17Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (xiv)• Série de Fourier compacta
– Exemplo: Ache série de Fourier trigonométrica compacta para x(t).
:por dados são escoeficient cujos ,
23
21)1(2
212
)(
onde sencos)(
rad/seg 2
2211
2 figura, Pela
1000
000
000
<<−
<=
++=
===⇒==⇒=
∑∞
=
ttA
tAttx
tnbtnaatx
Tf
TfT
nnn ωω
ππ
πω
1-18Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (xv)• Série de Fourier compacta
– Exemplo (continuação):
=∴−+=
=++=−
+=−+=
==
===
∫∫
∫∫
∫∫∫
∫
∫∫∫
−
−−
−
2sen
8sen)1(2
22
sen222
0000cos2cos2
cos2cos)1(222cos2
22
periódico é sinal o pois ,0)(21
sen)(2
;cos)(2
;)(1
22
2/3
2/1
2/1
2/1
2/3
2/1
2/3
2/1
2/1
2/1
2/3
2/1
2/1
2/1
2/3
2/10
00
000
0
000
ππ
ππ
ππ
πππ
ωω
nn
AbtdtntAtdtnAtb
tdtntAtdtnA
tdtntAtdtntAtdtnAta
dttxa
tdtntxT
btdtntxT
adttxT
a
nn
n
Tn
Tn
T
1-19Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (xvi)• Série de Fourier compacta
– Exemplo (continuação):
( )
( ) ( )
( ) ( )
+++−+++−=
=∞−=
−=
=+===
++=
−−
−=
=−
==∴
−−−
∞
=
∞
=
+
∑
∑
...)7cos(491
)5cos(251
)3cos(91
)cos(8
)(
2/3tantantan
,;0
:))cos()(( compacta série de termosEm
)12sen()1()12(
18)(
15,11,7,3 para)/8(
13,9,5,1 para)/8(
par para0
22222
111
2200
100
1
122
2
2
ππππ πππππ
πθ
θω
ππ
π
π
ttttA
tx
ab
bbaCaC
tnCCtx
tnn
Atx
nA
nA
n
b
n
nn
nnnn
nnn
n
n
n
K
K
1-20Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (xvii)• Série de Fourier compacta
– Exemplo (continuação): Espectros da série de Fourier trigonométrica compacta para um sinal periódico triangular.
1-21Sinais e SistemasEng. da Computação
Representação de Sinal Periódico (xviii)– Um sinal periódico pode ser representado por um somatório
senoidais ou de exponenciais. Se a freqüência do sinal periódico for f0 o sinal pode ser expresso por uma soma ponderada de uma senóide de freqüência f0 e seus harmônicos. O sinal periódico pode ser reconstruído a partir do conhecimento das amplitudes e fases dos componentes senoidais.
– Se um sinal periódico x(t) tiver:
• Simetria par então a série de Fourier só contém termos em cosseno e o termo DC.
• Simetria impar então a série de Fourier só contém termos em seno.
• Nenhuma simetria então a serie de Fourier contém ambos termos.
1-22Sinais e SistemasEng. da Computação
Existência e Convergência de SF (i)• Observações
– Para existir, uma série trigonométrica de Fourier, deve ter seus coeficientes finitos. A existência destes coeficientes é assegurada se x(t) for absolutamente integrável sobre um período:
– Em pontos de descontinuidade, a série de Fourier x(t) converge para a média dos valores de x(t) em ambos os lados das descontinuidades.
– O espectro de amplitude da série de Fourier para um sinal periódico x(t) com saltos de descontinuidade decai suavemente com a freqüência. Neste caso, são necessários vários termos na série de Fourier para aproximar x(t) de uma faixa de erro desejada.
– O espectro de amplitude da série de Fourier para um sinal periódico x(t) suave decai rapidamente com a freqüência e poucos termos são necessários para aproximar x(t) de uma faixa de erro desejada.
∞<∫0
)(T
dttx
1-23Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (i)• Motivação:
– Utilizar a equação de Euller para expressar as funções senoidaisem termos de funções exponenciais. Em seguida, escrever as séries de Fourier em termos de exponenciais.
( )( )
período. um sobre intregra os e inteiro) ( por eq. da lados os ambos
se-multiplica : de valoresoscalcular necessário é série aescrever Para
.],[ de varia que note ,)(
:periódico sinal um para lexponenciaFourier de série adefinir se-Pode
sencos
sencos a eequivalent é que
)2/1(sen
)2/1(cos
:por dada éEuller de equaçãoA
0
0
me
D
neDtx
je
je
eej
ee
tjm
n
n
tjnn
j
j
jj
jj
ω
ω
ϕ
ϕ
ϕϕ
ϕϕ
ϕϕ
ϕϕ
ϕ
ϕ
−
∞
−∞=
−−
−
∞−∞=
−=
+=
−=
+=
∑
1-24Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (ii)• Definição:
– Note que, a série de Fourier exponencial:
• Tem forma mais compacta que a série trigonométrica;
• Tem expressão para cálculo dos coeficientes da série mais compacta que a série trigonométrica.
∫∫
∫∫
∫
∫∑∫
−−
−
−∞
−∞=
−
=∴=
≠=−+−
===
=
0
0
0
0
0
0
0
0
0
00
0
0
)(1)(
:escrita-reser pode acima integral primeira a Logo,
0)sen()cos(
)(
00
00
0)0(
)(
)(
T
tjnnnT
tjn
T
T
j
T
tmnj
T
tmtnj
nnT
tjm
dtetxT
DTDdtetx
nmdttmnjtmn
nmTdtedte
dteDdtetx
ωω
ω
ωωω
ωω
1-25Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (iii)• Coeficientes da SF Trigonométrica e da SF Exponencial:
)(21
sen)(cos)(1
e )(21
sen)(cos)(1
]sen)[cos(1
)(1
:se- tem,0 Para
)(1
se- tem0 Para
)(1
00
00
00
0
0
0
0
00
00
00
00
0000
000
00
0
nnTTn
nnTTn
TT
tjnn
T
T
tjnn
jbatdtntxTj
tdtntxT
D
jbatdtntxTj
tdtntxT
D
dttnjtntxT
dtetxT
D
n
aDdtetxT
Dn
dtetxT
D
+=+=
−=−=
∴−==
≠
=∴==
=
∫∫
∫∫
∫∫
∫
∫
−
−
−
ωω
ωω
ωωω
ω
1-26Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (iv)• Coeficientes da SF Trigonométrica e da SF Exponencial:
– Os resultados anteriores são válidos para sinal x(t) real ou complexo.
– Se o sinal e seus coeficientes forem reais, tem-se que Dn e D-n
são conjugados. Além disto,
nnnn
nnn
jnn
jnn
jn
ab
j
nnnn
DD
nCDD
eCD
eCD
CaD
eCebajba
n
nnn
n
θθ
θ
θθ
−=∠=∠
≠==
=
=
==
∴=+=−
−
−
−−
−
021
Portanto,
21
21)()(
000
tan22
1-27Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (v)• Série de Fourier Exponencial
– Exemplo: Encontre a série de Fourier exponencial para o sinal periódico x(t), mostrado na figura abaixo.
:por dados são escoeficient cujos )(
rad/seg 22211 figura, Pela
2
000
000
∑∞
−∞=
=
===⇒==⇒=
n
ntjneDtx
Tf
TfT ππω
ππ
1-28Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (vi)• Série de Fourier Exponencial
– Exemplo (continuação):
.conjugados são e
complexos; são escoeficient Os :sObservaçõe -
411
504.0)()( Portanto,
41504.0
)221(
1̀11
;)(1
2
0
)221(
0
)221(
0
22/
0
0
0
0
nn
n
n
ntj
n
tjnn
tnjtnjntjtn
T
tjnn
DD
D
enj
txeDtx
nje
njdtedteeD
dtetxT
D
−
∞
−∞=
∞
−∞=
−
+−+−−−
−
=
=
+=∴=
+=
+
−===
=
∑∑
∫∫
∫
ω
π
ππ
ω
πππ
1-29Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (vii)• Série de Fourier Exponencial
– Exemplo (continuação):
K0111
0111
0000
122
96.75122.0)41(17504.0
)1(41504.0
96.75122.0)41(17504.0
)1(41504.0
0504.0504.0)0(41
504.0
:então ,)/(tan;)()(;41
504.0
.polar forma sua em expressos são
escoeficient os opção, Nesta . de ângulo o e magnitude aou , de reale imaginária partes as se-utiliza is,exponencia espectros os traçar Para
=∠=⇒+=−+
=
−=∠=⇒−=+
=
=∠=⇒=+
=
−=∠+=+
=
−−−
−
∠
DDjj
D
DDjj
D
DDj
D
abDbaDnj
D
eD
DD
nnnnnnn
Djn
nn
n
1-30Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (viii)• Série de Fourier Exponencial
– Exemplo (continuação): Espectros da série de Fourier exponencial.
– O espectro de amplitude é uma função par de ? e o espectro de ângulo é uma função ímpar de ? .
– Consideração de valores negativos de freqüências (? =-n? 0) indica que um componente exponencial (exp (-jn? 0t)) existe na série.
1-31Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (ix)• Série de Fourier Exponencial
– Exemplo: Dado os espectros de uma série de Fourier trigono-métrica, esboce o espectro da série de Fourier exponencial e verifique os resultados analiticamente.
1-32Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (x)• Série de Fourier Exponencial
– Exemplo: Os componentes nos espectros trigonométricos geram os mesmos componentes nos espectros exponenciais e seus simétricos com relação à origem. As amplitudes são divididas por dois e os ângulos são os mesmos.
1-33Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (xi)• Série de Fourier Exponencial
– Exemplo (continuação):
idênticas. são expressões as logo]22[
][4][616)(
]22[
]44[]66[16)(
)( :lexponenciaFourier de série a Para
49cos4
26cos8
43cos1216)(
)cos()( :compacta caigonométriFourier tr de Série
)4/9()4/9(
)2/6()2/6()4/3()4/3(
94/94/
62/62/34/34/
100
0
ππ
ππππ
ππ
ππππ
ω
πππ
θω
−−−
−−−−−−
−−
−−−−
∞
−∞=
∞
=
++
+++++=
++
+++++=
=
−+
−+
−+=
++=
∑
∑
tjtj
tjtjtjtj
tjjtjj
tjjtjjtjjtjj
n
tjnn
nnn
ee
eeeetx
eeee
eeeeeeeetx
eDtx
ttttx
tnCCtx
1-34Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (xii)• Série de Fourier Exponencial
– Exemplo: encontre a série de Fourier exponencial e trace seus espectros para um trem de impulsos (figura abaixo). A partir deste resultado, esboce os espectros trigonométricos e escreva as séries de Fourier trigonométrica.
∫∑
∑−
∞
−∞=
∞
−∞=
===
=≡−
0
0
0
0
0
0
)(1
onde ,)()( :Série
/2 figura na ,)( :impulsos de Trem
0
000
T
tjnTn
n
tjnnT
Tn
dtetT
DeDttx
TnTt
ωω δδ
πωδδ
1-35Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (xiii)• Série de Fourier Exponencial
– Exemplo (continuação):
)]3cos2cos(cos21[1
)(
é série a ,03,2,1;2
2;1
;021 :trico trigonoméespectro o Para
11)()( :Fourier de série na doSubstituin
1)(1
:)()( onde /2)/2,(- integração de intervalo o se-Escolhe
0000
0
0000
2
00
0
/2
/2-0
00
0
00
0
0
0
0
0
K
K
++++=
======
=∠≠==
===
=∴=
=
−
∞
−∞=
∞
−∞=
−
∑∑
∫
tttT
t
nT
DCT
DC
DnCDD
eT
eT
ttx
TDdtet
TD
ttTT
T
nnn
nnnnn
n
tT
jn
n
tjnT
n
T
T
tjnn
T
ωωωδ
θ
θ
δ
δ
δδ
πω
ω
1-36Sinais e SistemasEng. da Computação
Série de Fourier Exponencial (xiv)• Largura de Banda (Bandwidth) de um Sinal:
– A largura de banda (ou de faixa) de um sinal é a diferença entre a menor e a maior componente de freqüência das componentes espectrais do sinal (valores negativos não são considerados).
• Efeito de Simetria em Série de Fourier Exponencial:
– Para x(t) tendo simetria par, bn=0, Dn=an/2 (valor real):
• Ângulo de Dn pode ser 0 ou ±p.
• Calcular Dn só requer integração sobre metade do período.
– Para x(t) com simetria ímpar, an=0, Dn=-jbn/2 (valor imaginário):
• Ângulo de Dn pode ser 0 ou ±p.
• Calcular Dn só requer integração sobre metade do período.
1-37Sinais e SistemasEng. da Computação
Respostas de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas (i)• Definição
– Um sinal periódico pode ser expresso pelo somatório de exponenciais (ou senoidais) não cessantes.
– A maneira conhecida de determinar a resposta em um sistema LTIC pode ser empregada para determinar respostas de um sistema LTIC a entradas periódicas. Assim, um sinal periódico x(t) de entrada com período T0 pode ser expresso como:
4444 34444 2143421saída
n
tjnn
entrada
n
tjnn
n
tjnn
tjtjntj
tyejnHDeD
TeDtx
ejHee
)()( :inferir faz elinearidadA
2,)(por expresso é perídico sinal um Como
)( :par o produz entrada uma LTIC, Sistema
00
0
00
0
00
=⇒
==
⇒
∑∑
∑∞
−∞=
∞
−∞=
∞
−∞=
ωω
ω
ωωω
ω
πω
ω
1-38Sinais e SistemasEng. da Computação
Respostas de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas (ii)– Exemplo: um retificador de onda completa (figura) produz um
sinal dc a partir de um sinal senoidal. O sinal x(t) retificado (gráfico) é então aplicado à entrada de um filtro RC passa-baixa para supressão da componente ac resultando em um sinal dc com uma ondulação residual. Encontre: a saída do filtro, a saída e o valor rms da ondulação de tensão.
Retificadorde ondacompleta
Filtro RC
1-39Sinais e SistemasEng. da Computação
Respostas de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas (iii)– Exemplo (continuação):
∑
∫∑∞
−∞=
−∞
−∞=
−=
−===
==
n
ntj
ntjn
n
ntjn
en
tx
ndtteDeDtx
Ttx
22
20
22
00
)41(2
)( que se- temLogo
)41(2
sen1
para ,)( Assim,
:2 e período com )( retificado sinal o paraFourier de Série
π
ππ
ωππ
1-40Sinais e SistemasEng. da Computação
Respostas de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas (iv)– Exemplo (continuação):
ondulação. pela isresponsáve termosos são
Fourier de série na termosdos restante o constante, termoo é 2
termoO
:acima equação na )2( e de valoresos se-doSubstituin
)2()()( que se-Lembre
131)( logo ,
131)( é ncia transferêde função sua
)()()13( :RC filtro do Descrição
20
0
π
ω
ωω
ω
njHD
enjHDejnHDty
jjH
ssH
txtyD
n
n
ntjn
n
tjnn ∑∑
∞
−∞=
∞
−∞=
==
+=
+=
=+
1-41Sinais e SistemasEng. da Computação
Respostas de Sistemas LTIC a Entradas Periódicas (v)– Exemplo (continuação): Sinal constante mais ondulação.
1-42Sinais e SistemasEng. da Computação
Exercícios Recomendados• Propostos para o MATLAB ou SCILAB
– Todos
• Problemas– 6.1-1 até 6.1-7.
– 6.3-1 até 6.3-7.
– 6.4-1 até 6.4-3.